CN1740838A - 微型摄像镜头系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一第一透镜和一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜。该第一透镜光焦度为正，其朝向成像面的面为具有衍射光栅结构的凸面，朝向物侧的面为非球面；该第二透镜至少有一面为非球面；且两片透镜均采用同一种光学塑料制成，该系统还满足条件式(1)1.4＜T/f＜1.7，其中T表示光栏到成像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距。该微型摄像镜头系统采用折衍混合双片型透镜，并且控制主光线出射角在一定范围内，可实现进一步小型化，可在兼顾低成本量产的同时提高广角下的成像质量。

Description

微型摄像镜头系统
【技术领域】
本发明涉及一种摄像镜头系统，尤其涉及适用于手机、PC照相机等微型摄像元件的微型摄像镜头系统。
【背景技术】
近年来，随着多媒体的发展，对搭载在手提电脑和可视电话以及手机等上使用了CCD(Charged Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体成像器件的摄像元件的需求越来越大。而这种需求增大的本身又要求镜头系统更进一步的小型化和轻量化。
另一方面，由于这些固体成像器件如CCD或者CMOS的工艺技术提高，已经制作出每个像素只有几个微米大小的成像器件，使得系统小型化的同时提高了对摄像镜头的分辨率的要求。因此，提供一种具小型化、轻量化、低成本、光学性能优良且成像质量好的镜头系统是现今微型摄像元件的发展方向。
小型化是指从镜头的第一面到成像面的距离(即成像系统的总长)要短。
轻量化和低成本是希望系统包含较少的透镜数目，且透镜本身易于批量加工和装配。
而镜头系统的性能优良和成像质量好可从以下几个方面考量：
1.镜头的速度快。即镜头本身具有比较小的F数，一般为2.8或者更快。
2.视场角较大。比如半视场角在30度或更大。
3.像面照度一致。即尽量减少渐晕拦光以提高视场边缘的照度。
4.分辨率高。即尽量校正各种单色像差并尽量减少色差。
就轻量化和低成本而言，希望仅采用一片成像透镜，并且最好是塑料透镜。但是，通常的一片透镜具有二个不足：一，不能校正色差；二，对大视场角的成像质量差。为了在单片透镜系统中校正色差可以在镜头表面刻饰衍射光栅形成折衍混合透镜，利用衍射光学原理校正光因透镜材料折射引起的色散。典型的设计参见欧洲专利EP0819952A2、美国专利第US6055105号和第US2003/0117709A1号美国公开专利申请。然而单片折衍混合透镜于大视场下的成像质量仍然较差，主要表现在畸变、场曲和像散不能得到良好校正。因此，单片折衍混合透镜主要针对较低像素(如11万像素或30万像素)的应用，而不能满足对于比较高端应用(如130万像素)的要求。
单从成像质量上而言，通常采用双片或多片型结构镜头。典型的双片型结构镜头设计如第2003/0117723号、第2004/0036983号美国公开专利申请和欧洲专利EP1357414A1。然而，这些设计中为了消除色差，两片透镜需要分别选用阿贝数相差较大的光学材料。由于具有较好光学性能(折射率、阿贝数、光透过率等)和环境稳定性(吸水率、热膨胀系数等)的光学塑料种类有限，实现消色差二片镜片均为塑料的双片型成像镜头较为困难。因此，目前具有较好成像质量的双片型镜头中，至少有一片镜片仍采用玻璃材料，这样不利于降低成本及镜头系统的轻量化。
随着光学塑料透镜铸模制作工艺的提高，为大批量生产非球面透镜和具有衍射光栅的衍射面透镜提供了途径，促进了镜头生产成本的降低。为了降低镜头系统的成本，采用二片均为光学塑料材料镜片的双片型透镜，可以在透镜表面刻饰衍射光栅形成折衍混合透镜，利用衍射光学原理校正光因透镜材料折射引起的色散，从而校正色差。已有的折衍混合双片型透镜结构以反远距型居多，其前组为负的光焦度，后组为正的光焦度，光栏居中。典型的设计参见美国专利第US6055105号和国际申请专利第WO96/17265号。这种结构有利于广角消像差，但它的后工作距(成像透镜最后一面到像面的距离，用以放置快门等)比较长，限制了系统的小型化。其次，由于塑料材料还存在吸湿性(Water Absorbency)的问题，广泛用于手机数位相机的塑料材料中，仅非晶型聚烯烃材料Zeonex(PolyolefinResin或Cyclo-olefin Polymers)的吸湿性很低(＜0.01％)，而聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的典型值为1.5％，聚碳酸酯(PC)为0.4％，如果以后两种材料制成的塑料透镜，则会由于透镜吸湿变形而导致整个系统的光学性能下降。
有鉴于此，提供一种可进一步小型化且成像质量好的微型摄像镜头系统实为必要。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是克服以上微型摄像镜头系统进一步小型化较为困难，提供一种可进一步小型化且成像质量好的微型摄像镜头系统。
本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一第一透镜和一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜。该第一透镜光焦度为正，其朝向成像面的面为具有衍射光栅结构的凸面；该第二透镜光焦度为正，该系统还满足条件式(1)1.4＜T/f＜1.7，其中T表示光栏到成像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距。
优选的，所述第一透镜朝向物侧的面为非球面。
更优选的，所述第二透镜至少有一面为非球面。
更优选的，所述第二透镜两面皆为非球面。
本发明的另一技术方案是：提供一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一第一透镜和一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜。该第一透镜光焦度为正，其朝向成像面的面为具有衍射光栅结构的凸面；该第二透镜光焦度为负，该系统还满足条件式(1)1.4＜T/f＜1.7，其中T表示光栏到成像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距。
优选的，所述第一透镜朝向物侧的面为非球面。
更优选的，所述第二透镜至少有一面为非球面。
更优选的，所述第二透镜两面皆为非球面。
为消除单色像差并满足总长要求，该摄像镜头系统还满足条件式(2)0.5＜f1/f＜0.8和(3)0.002＜R2/R1＜0.3，其中f1表示第一透镜的焦距；R1表示第一透镜靠近物侧的表面曲率半径的绝对值；R2表示第一透镜靠近成像面的表面曲率半径的绝对值。
为校正场曲，该摄像镜头系统还满足条件式(4)
-0.5＜R3/[f×(n-1)]＜-0.2，
其中R3表示第二透镜靠近物侧的凹面曲率半径；n为透镜材料的折射率。
为校正系统色差并易于加工，该摄像镜头系统还进一步满足条件式(5)-450＜C2×(f1/Rn 2)＜-250，其中C2表示第一透镜靠近成像面的表面衍射结构相位函数中第二阶相位系数；Rn为用于对衍射面高度进行规一化的参量。
更优选的，所述第一透镜和第二透镜采用同一种光学塑料制成。为避免透镜吸湿变形导致系统的光学性能下降，本发明所述光学塑料选自非晶型聚烯烃材料。
与现有技术相比较，本发明提供的微型摄像镜头系统满足条件式(1)1.4＜T/f＜1.7，可实现整个系统的进一步小型化；所述摄像镜头系统还进一步满足条件式(5)-450＜C2×(f1/Rn 2)＜-250，可保证衍射光栅具有较大的特征尺寸，易于加工。此外，光栏放在物侧和第一透镜之间，即采用光栏在系统前面的设置，有利于减小主光线入射到成像面的角度；且第一透镜和第二透镜均采用同一种非晶型聚烯烃材料制成，该光学塑料制成的透镜避免了因吸湿变形而导致的整个系统光学性能下降。
【附图说明】
图1是本发明的微型摄像镜头系统的构成示意图。
图2是图1中第一透镜20朝向成像面50的衍射面轮廓的放大示意图。
图3A至图5分别是本发明的微型摄像镜头系统第一实施例的场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。
图6A至图8分别是本发明的微型摄像镜头系统第二实施例的场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。
图9A至图11分别是本发明的微型摄像镜头系统第三实施例的场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。
图12A至图14分别是本发明的微型摄像镜头系统第四实施例的场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。
图15A至图17分别是本发明的微型摄像镜头系统第五实施例的场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。
图18A至图20分别是本发明的微型摄像镜头系统第六实施例的场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。
图21A至图23分别是本发明的微型摄像镜头系统第七实施例的场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。
【具体实施方式】
图1是本发明微型摄像镜头系统的构成示意图。光线从物侧方向入射，经过靠近物侧的光栏10，一第一透镜20和一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜30，以及红外滤波片40到一成像装置CCD或CMOS的成像面50。该第一透镜20光焦度为正，其朝向成像面50的面为具有衍射光栅结构的凸面，朝向物侧的面为非球面；该第二透镜30光焦度可以为正，也可以为负，且至少有一面为非球面；且两片透镜均采用同一种光学塑料制成。所述第一透镜20具有衍射光栅结构的凸面的放大示意图如图2所示。
首先，将光栏10放置在系统物侧与第一透镜20之间的位置是为了减小主光线(Chief Ray)入射到成像面50(Image pickup Device)的角度，且光栏10放在系统最前面的位置也有利于减少系统总长。
为了实现整个系统的小型化且成像质量较好，该系统的第一透镜20和第二透镜30满足以下条件式：
(1)1.4＜T/f＜1.7，
其中T表示光栏到像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距。条件式(1)限制了系统的总长。系统的总长与焦距比和成像质量有直接关系，尤其是需要控制主光线出射角度时，可以在满足小型化的要求的同时提高成像质量。
较佳的，第一透镜20还满足条件式：
(2)0.5＜f1/f＜0.8；和
(3)0.002＜R2/R1＜0.3，
其中，f1表示第一透镜20的焦距；R1表示第一透镜20靠近物侧的表面(第一表面，未标示)曲率半径的绝对值；R2表示第一透镜20靠近成像面50的表面(第二表面，未标示)曲率半径的绝对值。条件式(2)是为了消单色像差并满足总长要求即条件式(1)而得到的两片透镜的光焦度分配。f1/f的比值在下限0.5以上，则满足系统对总光焦度的要求，使得高阶球差、慧差和倍率色差在控制范围之内；而f1/f的比值小于上限0.8则一方面保证第一透镜20分担了适中的光焦度，有利于减小系统的总长。条件式(3)是为了满足消单色像差而得到的第一透镜20的两个表面的光焦度分配。当R2/R1的比值在上限0.3以上，R2太大，第二表面光焦度减小，主光线出射角度过大；而R2/R1的比值小于下限0.002则R2过小，像差增大，难于校正。
较佳的，第二透镜30的两表面均为非球面，且还满足条件式：
(4)-0.5＜R3/[f×(n-1)]＜-0.2，
其中R3表示第二透镜30靠近物侧的凹面(第三表面，未标示)的曲率半径；n为透镜材料的折射率；R3/[f×(n-1)]为第二透镜30第三表面的焦距与系统总焦距的比。条件式(4)是为了校正场曲而得到平像场。当R3的值使R3/[f×(n-1)小于上限-0.2时，第二透镜30第三表面的负光焦度可以很好的补偿第一透镜20产生的正慧差，同时由于此时的R3不会太小，从而减小了系统的高级像差；而R3的值使R3/[f×(n-1)]大于下限-0.5时，该第二透镜30第三表面所产生的负Petzval场曲和(匹兹万场曲和)就能够补偿第一透镜20的第一，第二两个表面以及第二透镜30靠近成像面50的表面(第四表面，未标示)所产生的正Petzval场曲和，使得场曲的校正相对容易。由于该第三表面是系统中最小的曲率面，为了保证系统在校正场曲的同时减小高级像差的产生，应该尽量让曲率半径小的面与光栏同心，因此第二透镜30的第三表面必须弯向光栏。
更优选的，第一透镜20还满足条件式：
(5)-450＜C2×(f1/Rn 2)＜-250，
其中C2表示第一透镜20第二表面衍射结构相位函数中第二阶相位系数；Rn为用于对衍射面高度进行规一化的参量。
条件式(5)是为了对第一透镜20第二表面上衍射光栅结构的分担光焦度的约束。当衍射面相位系数C2的值使C2×f1/Rn 2大于下限-450时，能保证衍射光栅结构具有较大的特征尺寸，易于加工；当衍射面相位系数C2的值使C2×f1/Rn 2小于上限-250时，能保证衍射光栅结构具有合适的光焦度，良好地校正系统的色差。
本发明的第一透镜20及第二透镜30均采用同一种光学塑料制成，可降低工艺复杂性，同时降低成本。
更优选的，本发明所述光学塑料选自非晶型聚烯烃材料，其吸水性很低(＜0.01％)，避免透镜吸湿变形导致系统的光学性能下降。
下面参照图3A到图23以具体实施例来详细说明本发明的摄像镜头系统。
以下每个实施例中，第一透镜20的第一表面和第二透镜30的第三表面，第四表面均采用非球面。非球面面型表达式如下：
x = cr 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 r 2 + Σ A 2 i r 2 i
其中x为表面离开与表面顶点相切的平面的深度，r为从光轴到表面的高度，k为二次曲面系数，c为非球面顶点的曲率，A2i为第2i阶的非球面面型系数。
第一透镜20的第二表面具有衍射光栅结构。衍射表面用下面的位相调制表达式表示：
φ ( r ) = Σ i C 2 i ( r R n ) 2 i = C 2 ( r R n ) 2 + C 4 ( r R n ) 4 + C 6 ( r R n ) 6 + C 8 ( r R n ) 8 + C 10 ( r R n ) 10
其中φ(r)为由于衍射表面引入的对入射到衍射表面的光波的位相调制，r为从光轴到衍射表面的高度，Rn为用于对衍射面高度进行规一化的参量，C2i为第2i阶位相系数。
T表示光栏到像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距；FNo表示F数；ω表示半视场角；2ω表示视场角；θ表示最大主光线出射角；R表示光学面的曲率半径；d表示光学面到光轴的距离；n表示材料的折射率；ν表示材料的阿贝数。
第一实施例到第七实施例中第一透镜20及第二透镜30均采用日本瑞翁公司(Zeon)的非晶型聚烯烃材料Zeonex 480R(n＝1.531170，ν＝56.0)
第一实施例
该微型摄像镜头系统满足表1、表2和表3的条件：
表1
  f＝4.45mm              T＝7.10mm               FNo＝2.8   ω＝30°            θ＝20.63°
  表面序号   R(mm)   d(mm)   k
  光栏   Infinity   0.32422   0
  第一表面   -36.26165   2.06168   39.99942
  第二表面   -1.84341   2.10295   -0.01468
  第三表面   -0.77410   0.77413   -0.81116
  第四表面   -1.01577   0   -1.08487
表2
  表面序号   第一表面   第三表面   第四表面
  非球面系数   A4   -3.02893×10-2   1.25073×10-2   -7.89761×10-3
  A6   -3.86915×10-2   1.08837×10-1   1.98411×10-2
  A8   2.59667×10-2   -3.68565×10-2   1.19565×10-3
  A10   -2.33557×10-2   4.89630×10-3   -1.90099×10-3
  A12   5.35056×10-3   6.05722×10-4   2.77063×10-4
表3
  衍射位相系数
  表面序号   Rn   C2   C4   C6   C8   C10
  第二表面   1   -103.64841   54.79922   -58.60833   27.24557   -4.58486
该第一实施例的微型摄像镜头系统中，其场曲与畸变、轴上点球差色差和倍率色差分别如图3A到图5所示。其中图3A和图3B分别表示场曲曲线与畸变曲线。由图上可以看出，上述场曲、畸变、轴上点球差色差和倍率色差都能被很好的校正。衍射光栅的高度为1.12μm，最小特征尺寸为20.4μm，共有32个环带。
第二实施例
该微型摄像镜头系统满足表4、表5和表6的条件：
表4
  f＝4.45mm              T＝7.02mm               FNo＝2.8  ω＝30°             θ＝21.75°
  表面序号   R(mm)   d(mm)   k
  光栏   ∞   0.43428   0
  第一表面   -13.56418   1.85312   -25.36645
  第二表面   -1.71643   2.29548   0
  第三表面   -0.82041   0.91266   -0.97172
  第四表面   -1.08275   0   -1.24805
表5
  表面序号   第一表面   第三表面   第四表面
  非球面系数   A4   -5.62918×10-2   1.54953×10-2   7.71837×10-3
  A6   -8.93042×10-3   7.39516×10-2   1.43555×10-2
  A8   -1.48773×10-2   -4.08341×10-2   -2.03002×10-3
  A10   -2.00788×10-2   1.05413×10-3   -3.58474×10-4
  A12   3.28972×10-3   -1.01292×10-3   8.64371×10-5
表6
  衍射位相系数
表面序号 Rn C2 C4 C6 C8 C10
  第二表面   1   -100.6055   37.02940   -28.82641   10.81211   -1.89877
该第二实施例的微型摄像镜头系统中，其场曲与畸变、轴上点球差色差和倍率色差分别如图6A到图8所示。其中图6A和图6B分别表示场曲曲线与畸变曲线。由图上可以看出，上述场曲、畸变、轴上点球差色差和倍率色差都能被很好的校正。衍射光栅的高度为1.12μm，最小特征尺寸为32.7μm，共有34个环带。
第三实施例
该微型摄像镜头系统满足表7、表8和表9的条件：
表7
  f＝4.46mm              T＝7.47mm               FNo＝2.8  ω＝30°          θ＝19.88°
  表面序号   R(mm)   d(mm)   k
  光栏   ∞   0.57775   0
  第一表面   16.57991   2.55544   -40
  第二表面   -2.06782   2.17008   -0.07152
  第三表面   -0.75198   0.76066   -1.00293
  第四表面   -0.95479   0   -1.32112
表8
  表面序号   第一表面   第三表面   第四表面
  非球面系数   A4   2.22667×10-2   3.32236×10-2   7.80384×10-3
  A6   -2.15795×10-2   2.55229×10-2   5.32107×103
  A8   2.59667×10-2   -9.60022×10-3   3.23791×10-3
  A10   -2.33557×10-2   1.85434×10-3   -2.47060×10-4
  A12   5.35056×10-3   -1.52554×10-4   2.50832×10-5
表9
  衍射位相系数
  表面序号   Rn   C2   C4   C6   C8   C10
  第二表面   1   -100.33427   27.04023   -15.34538   4.26623   -0.48662
该第三实施例的微型摄像镜头系统中，其场曲与畸变、轴上点球差色差和倍率色差分别如图9A到图11所示。其中图9A和图9B分别表示场曲曲线与畸变曲线。由图上可以看出，上述场曲、畸变、轴上点球差色差和倍率色差都能被很好的校正。衍射光栅的高度为1.12μm，最小特征尺寸为17.1μm，共有43个环带。
第四实施例
该微型摄像镜头系统满足表10、表11和表12的条件：
表10
  f＝4.45mm              T＝7.08mm              FNo＝2.8  ω＝30°             θ＝21.06°
  表面序号   R(mm)   d(mm)   k
  光栏   ∞   0.39407   0
  第一表面   -403.5031   2.09252   39.99745
  第二表面   -1.83465   2.11644   -0.22943
  第三表面   -0.80758   0.89738   -0.83429
  第四表面   -1.07602   0.15034   -1.04344
表11
  表面序号   第一表面   第三表面   第四表面
  非球面系数   A4   -4.15935×10-2   1.25885×10-3   4.24111×10-2
  A6   1.32034×10-2   -7.15246×10-3   3.30947×10-2
  A8   -9.30343×10-2   1.71085×10-3   -4.42155×10-3
  A10   1.18144×10-1   3.38242×10-2   6.74427×10-4
  A12   -7.12737×10-2   -3.41000×10-4   -1.00923×10-4
表12
  衍射位相系数
  表面序号   Rn   C2   C4   C6   C8   C10
  第二表面   1.5   -201.16421   51.22938   -50.40445   -19.73101   27.81240
该第四实施例的微型摄像镜头系统中，其场曲与畸变、轴上点球差色差和倍率色差分别如图12A到图14所示。其中图12A和图12B分别表示场曲曲线与畸变曲线。由图上可以看出，上述场曲、畸变、轴上点球差色差和倍率色差都能被很好的校正。衍射光栅的高度为1.12μm，最小特征尺寸为27.0μm，共有35个环带。
第五实施例
该微型摄像镜头系统满足表13、表14和表15的条件：
表13
  f＝4.44mm              T＝7.11mm               FNo＝2.8 ω＝30°             θ＝20.23°
  表面序号   R(mm)   d(mm)   k
  光栏   ∞   0.29228   0
  第一表面   -29.34387   2.00532   20
  第二表面   -1.80344   1.87692   -0.38944
  第三表面   -0.75970   0.70991   -0.89037
  第四表面   -1.00991   0   -2.07236
表14
  表面序号   第一表面   第三表面   第四表面
  非球面系数   A4   -2.75860×10-2   -2.47925×10-3   -1.50617×10-2
  A6   -4.40541×10-2   -1.35963×10-2   1.23652×10-1
  A8   2.59667×10-2   1.18636×10-2   -5.23237×10-2
  A10   -2.33557×10-2   -6.21782×10-3   1.04562×10-2
  A12   5.35056×10-3   1.06548×10-3   -6.30539×10-4
表15
  衍射位相系数
  表面序号   Rn   C2   C4   C6   C8   C10
  第二表面   1   -101.8455   47.68104   -56.26698   29.20772   -5.44700
该第五实施例的微型摄像镜头系统中，其场曲与畸变、轴上点球差色差和倍率色差分别如图15A到图17所示。其中图15A和图15B分别表示场曲曲线与畸变曲线。由图上可以看出，上述场曲、畸变、轴上点球差色差和倍率色差都能被很好的校正。衍射光栅的高度为1.12μm，最小特征尺寸为19.8μm，共有31个环带。
第六实施例
该微型摄像镜头系统满足表16、表17和表18的条件：
表16
  f＝4.39mm              T＝7.04mm              FNo＝2.8  ω＝30°               θ＝19.80°
  表面序号   R(mm)   d(mm)   k
  光栏   ∞   0.25644   0
  第一表面   -26.41873   1.95156   40
  第二表面   -1.83877   1.90768   -0.52147
  第三表面   -0.76919   0.69091   -1.80861
  第四表面   -0.99078   0   -0.93426
表17
  表面序号   第一表面   第三表面   第四表面
  非球面系数   A4   -2.73580×10-2   -7.38983×10-3   -2.63828×10-1
  A6   -4.45891×10-2   -1.45028×10-2   1.78925×10-1
  A8   2.59667×10-2   1.38786×10-2   -5.14949×10-2
  A10   -2.33557×10-2   -8.42679×10-3   5.42869×10-3
  A12   5.35056×10-3   1.64417×10-3   3.02293×10-4
表18
  衍射位相系数
  表面序号   Rn   C2   C4   C6   C8   C10
  第二表面   1   -104.60274   59.65265   -81.280142   46.82513   -9.41838
该第六实施例的微型摄像镜头系统中，其场曲与畸变、轴上点球差色差和倍率色差分别如图18A到图20所示。其中图18A和图18B分别表示场曲曲线与畸变曲线。由图上可以看出，上述场曲、畸变、轴上点球差色差和倍率色差都能被很好的校正。衍射光栅的高度为1.12μm，最小特征尺寸为19.0μm，共有30个环带。
第七实施例
该微型摄像镜头系统满足表19、表20和表21的条件：
表19
  f＝4.45mm              T＝7.30mm               FNo＝2.8  ω＝30°           θ＝19.34°
  表面序号   R(mm)   d(mm)   k
  光栏   ∞   0.30529   0
  第一表面   -39.88829   2.10131   40
  第二表面   -1.75760   1.65726   -0.54617
  第三表面   -0.77400   0.78909   -1.04892
  第四表面   -1.06693   0   -2.12323
表20
  表面序号   第一表面   第三表面   第四表面
  非球面系数   A4   -2.71880×10-2   -3.10223×10-3   -2.29069×10-2
  A6   -3.94699×10-2   -1.06529×10-2   9.97254×10-2
  A8   2.59667×10-2   8.53320×10-3   -4.98676×10-2
  A10   -2.33557×10-2   -4.49004×10-3   1.13739×10-2
  A12   5.35056×10-3   7.53803×10-4   -9.07746×10-4
表21
  衍射位相系数
  表面序号   Rn   C2   C4   C6   C8   C10
  第二表面   1   -103.02867   41.66289   -46.20204   23.24619   -4.23622
该第七实施例的微型摄像镜头系统中，其场曲与畸变、轴上点球差色差和倍率色差分别如图21A到图23所示。其中图21A和图21B分别表示场曲曲线与畸变曲线。由图上可以看出，上述场曲、畸变、轴上点球差色差和倍率色差都能被很好的校正。衍射光栅的高度为1.12μm，最小特征尺寸为18.8μm，共有33个环带。
表22是7个实施例及其对应的光学特性，包括孔径、视场角和焦距，以及与前面每个条件式对应的数值。
表22
  实施例   1   2   3   4   5   6   7
  FNo   2.8   2.8   2.8   2.8   2.8   2.8   2.8
  2ω(°)   60   60   60   60   60   60   60
  θ(°)   20.63   21.75   19.88   21.06   20.23   19.80   19.34
  T(mm)   7.1   7.02   7.47   7.08   7.11   7.04   7.3
  f(mm)   4.45   4.45   4.46   4.45   4.44   4.39   4.45
  T/f   1.60   1.58   1.68   1.59   1.60   1.60   1.64
  f1/f   0.76   0.75   0.77   0.74   0.75   0.78   0.72
  R2/R1   0.05   0.13   0.12   0.005   0.06   0.07   0.04
  R3/[f×(n-1)]   -0.33   -0.34   -0.32   -0.34   -0.32   -0.33   -0.33
  C2×fl/Rn 2   -350.5   -335.8   -344.6   -294.2   -339.1   -358.2   -330.1
综上，本发明的摄像镜头系统在满足一定的条件式下可有效缩短两片型镜头系统结构的总长，即实现整个系统的进一步小型化；并可保证衍射光栅具有较大的特征尺寸，易于加工。该系统可在大视场(视场角都在60度以上)，高亮度(F数为2.8)情况下，实现畸变在2.5％以内，且倍率色差很小。此外，光栏放在物侧和第一透镜之间，即采用光栏在系统前面的设置，有利于减小主光线入射到成像面的角度；且第一透镜和第二透镜均采用同一种光学塑料制成，可简化制作工艺、降低成本，且该塑料吸湿变形极小，由该塑料制成的透镜避免了因吸湿变形而导致的整个系统光学性能下降。

Claims (18)

1.一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一第一透镜，及一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜，其特征在于该第一透镜光焦度为正，其朝向成像面的面为具有衍射光栅结构的凸面，该第二透镜光焦度为正，该系统还满足条件式(1)1.4＜T/f＜1.7，其中T表示光栏到成像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距。
2.如权利要求1所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第一透镜满足条件式(2)0.5＜f1/f＜0.8和(3)0.002＜R2/R1＜0.3，其中f1表示第一透镜的焦距；R 1表示第一透镜靠近物侧的表面曲率半径的绝对值；R2表示第一透镜靠近成像面的表面曲率半径的绝对值。
3.如权利要求2所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第二透镜满足条件式(4)-0.5＜R3/[f×(n-1)]＜-0.2，其中R3表示第二透镜靠近物侧的凹面曲率半径；n为透镜材料的折射率。
4.如权利要求3所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第一透镜还满足条件式(5)-450＜C2×(f1/Rn 2)＜-250，其中C2表示第一透镜靠近成像面的表面衍射结构相位函数中第二阶相位系数；Rn为用于对衍射面高度进行规一化的参量。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第一透镜朝向物侧的面为非球面。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第二透镜至少有一面为非球面。
7.如权利要求6所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第二透镜两面皆为非球面。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的微型摄像镜头系统，其特征在于所述第一透镜和第二透镜采用同一种光学塑料制成。
9.如权利要求8所述的微型摄像镜头系统，其特征在于所述光学塑料包括非晶型聚烯烃材料。
10.一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一第一透镜，及一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜，其特征在于该第一透镜光焦度为正，其朝向成像面的面为具有衍射光栅结构的凸面，该第二透镜光焦度为负，该系统还满足条件式(1)1.4＜T/f＜1.7，其中T表示光栏到成像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距。
11.如权利要求10所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第一透镜满足条件式(2)0.5＜f1/f＜0.8和(3)0.002＜R2/R1＜0.3，其中f1表示第一透镜的焦距；R1表示第一透镜靠近物侧的表面曲率半径的绝对值；R2表示第一透镜靠近成像面的表面曲率半径的绝对值。
12.如权利要求11所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第二透镜满足条件式(4)-0.5＜R3/[f×(n-1)]＜-0.2，其中R3表示第二透镜靠近物侧的凹面曲率半径；n为透镜材料的折射率。
13.如权利要求12所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第一透镜还满足条件式(5)-450＜C2×(f1/Rn 2)＜-250，其中C2表示第一透镜靠近成像面的表面衍射结构相位函数中第二阶相位系数；Rn为用于对衍射面高度进行规一化的参量。
14.如权利要求10至13中任意一项所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第一透镜朝向物侧的面为非球面。
15.如权利要求10至13中任意一项所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第二透镜至少有一面为非球面。
16.如权利要求15所述的微型摄像镜头系统，其特征在于该第二透镜两面皆为非球面。
17.如权利要求10至13中任意一项所述的微型摄像镜头系统，其特征在于所述第一透镜和第二透镜采用同一种光学塑料制成。
18.如权利要求17所述的微型摄像镜头系统，其特征在于所述光学塑料包括非晶型聚烯烃材料。
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